FPGA到底是什么？FPGA的詳細介紹

　　FPGA 是一堆晶體管，你可以把它們連接（wire up）起來做出任何你想要的電路。它就像一個納米級面包板。使用 FPGA 就像芯片流片，但是你只需要買這一張芯片就可以搭建不一樣的設計，作為交換，你需要付出一些效率上的代價。從字面上講這種說法并不對，因為你并不需要重連（rewire）FPGA，它實際上是一個通過路由網絡（routing network）連接的查找表 2D 網格，以及一些算術單元和內存。FPGA 可以模擬任意電路，但它們實際上只是在模仿，就像軟件電路仿真器模擬電路一樣。這個答案不恰當的地方在于，它過分簡化了人們實際使用 FPGA 的方式。接下來的兩個定義能更好地描述 FPGA。電路模擬是 FPGA 的經典主流用例，這也是 FPGA 最早出現(xiàn)的原因。FPGA 的關鍵在于硬件設計是用 HDL 形式編碼的，而且買一些便宜的硬件就可以得到和 ASIC 相同的效果。當然，你不可能在 FPGA 和真正的芯片上使用完全相同的 Verilog 代碼，但至少它們的抽象范圍是一樣的。這是與 ASIC 原型設計不同的一個用例。和電路仿真不同，計算加速是 FPGA 的新興用例。這也是微軟最近成功加速搜索和深度神經網絡的原因。而且關鍵的是，計算實例并不依賴于 FPGA 和真正 ASIC 之間的關系：開發(fā)人員針對基于 FPGA 的加速編寫的 Verilog 代碼不需要與用來流片的 Verilog 代碼有任何的相似性。

　　這兩種實例在編程、編譯器和抽象方面存在巨大差異。我比較關注后者，我將其稱為「計算 FPGA 編程」（computaTIonal FPGA programming）。我的論點是，目前計算 FPGA 的編程方法都借鑒了傳統(tǒng)的電路仿真編程模型，這是不對的。如果你想開發(fā) ASIC 原型的話，Verilog 和 VHDL 都是正確的選擇。但如果目標是計算的話，我們可以也應該重新思考整個堆棧。讓我們開門見山地說吧。FPGA 是一類很特殊的硬件，它用來高效執(zhí)行模擬電路描述的特殊軟件。FPGA 配置需要一些底層軟件——它是為了 ISA 編寫的程序。

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